合成橡胶(SR)及其主要单体丁二烯
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橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶主要来源于三叶橡胶树,当这种橡胶树的表皮被割开时,就会流出乳白色的汁液,称为胶乳,胶乳经凝聚、洗涤、成型、干燥即得天然橡胶。合成橡胶是由人工合成方法而制得的,采用不同的原料(单体)可以合成出不同种类的橡胶。
合成橡胶的分类:
一、丁苯橡胶SBR
丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯经共聚合制得的橡胶。英文缩写是SBR。是产量最大的通用合成橡胶,有乳聚丁苯橡胶 、溶聚丁苯橡胶。
世界丁苯橡胶生产能力中约87%使用乳液聚合法,通常所说的丁苯橡胶主要是指乳聚丁苯橡胶。乳聚丁苯橡胶又包括高温乳液聚合的热丁苯与低温乳液聚合的冷丁苯。前者于1942年工业化,目前仍有少量生产,主要用于水泥、粘合剂、口香糖、以及某些织物包覆与模塑制品及机械制品。通常所说的丁苯橡胶主要是指低温乳液聚合法生产的丁苯橡胶,1947年工业化,它有较高的耐磨性和很高的抗张强度,良好的加工性能,以及其它综合性能,是目前产量最大、用途最广的合成橡胶品种。
溶聚丁苯橡胶(SSBR)是丁二烯与苯乙烯在烃类溶剂中,在丁基锂催化剂存在下聚合制得。80年代后期生产的第二代溶聚丁苯橡胶滚动阻力优于乳聚丁苯橡胶和天然橡胶,抗湿滑性优于顺丁橡胶,耐磨性也好,可以满足轮胎高速、安全、节能、舒适的要求,用其制造轮胎比乳聚丁苯橡胶节油3%~5%。
丁苯生胶是浅黄褐色弹性固体,密度随苯乙烯含量的增加而变大,耐油性差,但介电性能较好;生胶抗拉强度只有20-35千克力/厘米2,加入炭黑补强后,抗拉强度可达250-280千克力/厘米2;其黏合性﹑弹性和形变发热量均不如天然橡胶,但耐磨性﹑耐自然老化性﹑耐水性﹑气密性等却优于天然橡胶,因此是一种综合性能较好的橡胶。
丁苯橡胶是橡胶工业的骨干产品,它是合成橡胶第一大品种,综合性能良好,价格低,在多数场合可代替天然橡胶使用,主要用于轮胎工业,汽车部件、胶管、胶带、胶鞋、电线电缆以及其它橡胶制品。
异戊二烯理化性质与质量指标
1.1 异戊二烯的概况
异戊二烯学名:2-甲基-1,3-丁二烯;别名异戊间二烯;
英文名:isoprene;2-Methyl-1,3-butadiene;
分子式:C5H8;CH2=CHC=(CH3)CH2;
分子量:68.12;
C A S:78-79-5;
图1.1 异戊二烯结构式
异戊二烯是一种五碳化合物。存在于某些生化上重要化合物的结构中,如泛醌、维生素A和维生素K。
工业异戊二烯为碳五(C5)馏分的重要组分,由石油裂解制乙烯所得副产C5馏份经脱轻、脱重、溶剂抽提精致而得到。产品分聚合级、化学级两种规格。是合成橡胶的重要单体。
1860年,美国人C.G.威廉斯把天然橡胶和杜仲杆裂解首次得到异戊二烯。第二次世界大战期间,由于丁基橡胶的需要量增大,德国以松节油为原料生产异戊二烯,这是早期的异戊二烯工业生产方法。60年代初,异戊二烯定向聚合生产聚异戊橡胶研制成功,这种合成橡胶的性能及结构最类似天然橡胶。这一发现大大促进了异戊二烯的生产,先后出现了多种生产方法。70年代乙烯工业的发展及装置大型化,为异戊二烯生产提供了丰富的原料C5馏分。80年代初,世界异戊二烯年产量已超过1Mt,其中一半以上是由裂解C5馏分分离得到的。
异戊二烯是合成橡胶﹙SR﹚的重要单体。主要用于合成异戊橡胶﹙IR﹚、SIS﹙苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的简称﹚。其次,用作合成丁基橡胶﹙IIR﹚的一种共聚单体,以改进IIR的硫化性能,异戊二烯还用于制造农药、医药、香料及黏结剂等。
1.2 异戊二烯的理化性质
异戊二烯在常温下为一种无色、易挥发、油状流动性液体,有刺激性气味。……
异戊二烯因含有共扼双键,化学性质活泼,易发生均聚和共聚反应,能与许多物质发生反应生成新的化合物。
表1.1 异戊二烯的理化性质表
1.3 异戊二烯对环境的影响
1.3.1 异戊二烯对环境的影响
一、健康危害
合成橡胶制作过程
合成橡胶是一种人造橡胶,广泛应用于制作轮胎、密封件、胶管、电线电缆等多个领域。与天然橡胶相比,合成橡胶具有更加稳定的性能,更好的可控性和经济性。本文将介绍合成橡胶的制作过程。
1. 合成橡胶的基本原理
合成橡胶是通过将多种化学原料经过一系列的反应后生成的。其中,最主要的反应是乳液聚合反应或溶液聚合反应。乳液聚合反应主要是指将单体加入到水中形成乳液,然后加入一个引发剂,引发聚合反应。溶液聚合反应则是将单体溶解在溶剂中,在引发剂的作用下进行聚合。乳液聚合反应和溶液聚合反应的差异在于单体的物理状态不同,聚合反应的条件也不同。
2. 合成橡胶的原料
合成橡胶的制作原料主要包括单体、助剂和填料。单体是合成橡胶的主要原料,它们通过聚合反应形成高分子物质。常用的单体包括丁二烯、苯乙烯、丁苯橡胶、异戊二烯等。助剂是用于促进聚合反应的化学品,如引发剂、稳定剂等。填料是用于调节合成橡胶的性能的物质,如白炭黑、碳酸钙等。
3. 合成橡胶的制作过程 (1)准备工作
合成橡胶的制作前需要进行大量的准备工作。首先,需要确定所需制作的合成橡胶的种类、用途和所需性能指标。然后,根据合成橡胶的配方,准备好所需的原料和助剂,并进行严格的质量检测。最后,需要准备好所需的设备和工具,例如反应釜、混合机、过滤器、粉碎机等。
(2)混合原料
将准备好的单体、助剂和填料按照一定的配方投入到反应釜中,并进行混合。通常情况下,先将一部分单体加入到反应釜中,然后加入引发剂启动聚合反应。在聚合过程中,持续加入剩余的单体,并同时添加其他助剂和填料,以控制聚合速率和影响聚合反应的性能。
(3)反应聚合
根据合成橡胶的种类和所需性能指标,可以选择合适的聚合方法。乳液聚合反应通常需要在温度和pH值较为严格的条件下进行,以确保聚合成品的均一性和稳定性;而溶液聚合反应则要求更高的反应温度和压力,使单体分子更容易运动和反应。反应过程中,需要严格控制温度、反应时间和搅拌强度等因素,以获得优质的合成橡胶。
丁苯橡胶聚合类型
丁苯橡胶是一种合成橡胶,其聚合类型是丁苯共聚物。下面将详细介绍丁苯橡胶的聚合类型。
丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯两种单体共聚而成的合成橡胶,因此其聚合类型是丁苯共聚物。丁苯橡胶的聚合反应是通过自由基聚合反应进行的。在聚合反应中,丁二烯和苯乙烯单体分别在反应体系中形成自由基,然后它们相互结合形成共聚物。
丁苯橡胶的聚合反应可以通过两种不同的方法进行。一种方法是采用连续聚合反应,即将单体不断加入到反应体系中,同时不断移除产生的聚合物。另一种方法是采用间歇聚合反应,即将所有单体一次性加入到反应体系中,然后等待聚合反应完成后再将产生的聚合物分离出来。
丁苯橡胶的聚合反应需要一定的催化剂和反应条件。常用的催化剂包括过氧化苯甲酰、过氧化乙酰、过氧化叔丁基等。反应条件通常是在高温高压下进行,反应温度一般在100-150℃之间,反应压力一般在5-10MPa之间。
丁苯橡胶的聚合类型对其性能和用途有着重要的影响。丁苯橡胶具有良好的耐热性、耐油性、耐溶剂性和耐磨性等优良性能,广泛应用于轮胎、密封件、橡胶管、橡胶板等领域。